电力系统谐波分析及抑制技术研究
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电力系统谐波监测与抑制技术研究随着电力系统的快速发展和电子设备的广泛应用,电力质量问题日益突出。
其中,谐波是造成电力系统质量下降的一个重要因素。
谐波会导致电网设备的破坏、电力损耗的增加以及对用户设备的干扰等问题。
因此,电力系统谐波监测与抑制技术的研究和应用对提高电力系统的可靠性和质量至关重要。
一、谐波监测技术谐波监测是对电力系统中谐波分量进行实时监测和分析的过程。
通过谐波监测,可以了解电力系统中谐波的水平、频率和相位等信息,为进一步的谐波抑制提供依据。
1. 传统谐波监测技术传统的谐波监测技术通常采用数字示波器或功率分析仪等设备。
这些设备可以通过采集电流和电压波形,计算谐波的幅值和相位差等参数,并通过显示和记录的方式反映出谐波的情况。
然而,传统的谐波监测技术受到监测点有限、成本高昂以及数据处理复杂等限制。
2. 基于智能传感器的谐波监测技术近年来,随着传感器技术的发展,基于智能传感器的谐波监测技术得到了广泛应用。
这些智能传感器可以直接安装在电网设备上,实时采集电流和电压的波形数据,并通过无线通信传输给监测系统。
利用智能传感器,可以实现对电力系统多个监测点的谐波监测,提高监测的覆盖面和准确性。
二、谐波抑制技术谐波抑制技术是为了减少电力系统中谐波分量的水平,保持电力质量的稳定性和可靠性。
根据谐波抑制技术的原理和应用范围不同,可以分为有源谐波抑制和无源谐波抑制技术。
1. 有源谐波抑制技术有源谐波抑制技术是通过在电力系统中添加特定的电子器件,实时监测和控制电流和电压的波形,从而在电力系统中产生与谐波相反的波形,以抑制谐波。
有源谐波抑制技术具有响应速度快、抑制效果好等特点,但其设备成本高、容量有限等问题也需要解决。
2. 无源谐波抑制技术无源谐波抑制技术是通过改进电力系统的电网结构和设备设计,减少谐波的产生和传输,从而达到谐波抑制的目的。
无源谐波抑制技术可以通过限制谐波源的接入、加装滤波器和隔离变压器等设备来实现。
《配电网系统背景谐波抑制方案研究》篇一一、引言随着电力电子技术的快速发展和广泛应用,非线性负荷在配电网中的比重逐渐增加,导致谐波问题日益严重。
谐波不仅会降低电能质量,还会对电网设备造成损害,影响系统的稳定性和可靠性。
因此,研究配电网系统背景下的谐波抑制方案,对于保障电网安全、经济运行具有重要意义。
二、配电网系统背景谐波产生原因及影响1. 产生原因:配电网中的谐波主要由非线性负荷产生,如整流设备、变频设备、电弧炉等。
这些设备在工作过程中会产生电压或电流的畸变,从而产生谐波。
2. 影响:谐波会对配电网系统造成多方面的影响。
首先,它会降低电能质量,影响敏感设备的正常运行。
其次,谐波会增大系统损耗,降低设备使用寿命。
此外,谐波还会对通信系统产生干扰,影响系统的稳定性和可靠性。
三、谐波抑制方案研究针对配电网系统背景下的谐波问题,本文提出以下抑制方案:1. 优化设备选型和配置:在配电网规划和设计阶段,应优先选用低谐波含量的设备和器材,如采用多重化技术、脉宽调制技术的整流设备等。
同时,应合理配置设备的数量和容量,避免过载和过度利用导致谐波的产生。
2. 安装无源滤波器:无源滤波器是一种常见的谐波抑制方法。
通过在配电网中安装无源滤波器,可以有效地滤除特定频率的谐波。
应根据配电网的实际情况,选择合适的滤波器类型和参数。
3. 安装有源滤波器:与无源滤波器相比,有源滤波器具有更好的灵活性和适应性。
有源滤波器可以通过实时检测和分析谐波信号,快速地发出相反的补偿电流来抵消谐波。
在配电网中安装有源滤波器,可以有效地减小谐波对系统的影响。
4. 实施综合治理:除了上述两种方法外,还应实施综合治理措施来抑制谐波。
这包括加强配电网的监测和监控、定期对设备进行维护和检修、提高配电网的自动化水平等。
通过综合治理措施的实施,可以及时发现和处理谐波问题,保障配电网的安全、经济运行。
四、实施方案及效果评估针对上述提出的谐波抑制方案,应制定详细的实施方案并进行效果评估。
电力系统中的谐波分析和控制技术研究随着现代工业的飞速发展,越来越多的电子设备进入了电力系统,而这些设备所产生的谐波噪声对电力系统的稳定性和安全性产生了极大的影响。
因此,对电力系统中谐波的分析与控制技术的研究越来越重要。
本文将重点介绍电力系统中谐波的来源及其影响、谐波的分析方法、现有的谐波控制技术,并结合具体案例进行讨论。
一、谐波的来源及其影响电力系统中,谐波来源主要包括电机、电力电子设备、非线性负载等。
电机产生的谐波包括空载谐波、载波谐波和噪声谐波等;电力电子设备如变频器、直流调速器等也会产生大量谐波;非线性负载如电气加热器、灯具等对电力系统产生的谐波也不容忽视。
这些谐波所产生的影响主要表现在两个方面。
一方面,谐波会导致电力设备的故障,包括电机转速抖动、电容器损坏等。
另一方面,谐波还会对无功功率、电压等电力系统参数产生影响,从而影响电力系统的稳定性和安全性,甚至导致系统不稳定。
二、谐波的分析方法针对谐波的分析方法有很多种,本文将介绍比较常见的两种方法。
1.频域分析法频域分析法是一种基于傅里叶变换的方法,通过将信号分解成不同频率的正弦波,从而得到信号中不同频率的谐波分量。
其中,最常用的是快速傅里叶变换(FFT)。
通过频域分析法可以得到信号中存在的各种谐波的频率、振幅和相位等信息。
这种方法适用于稳态信号的分析。
2.时域分析法时域分析法是一种基于时间域波形的方法,通过采集信号的波形,实现对信号的分析。
其中,常用的是小波变换,也称为多尺度分析。
通过时域分析法可以得到信号在时间域的波形和各种瞬时参数的变化情况。
这种方法适用于非稳态信号分析。
三、现有的谐波控制技术为了控制电力系统中的谐波,研究人员提出了很多控制方法,其中比较经典的有如下两种。
1.无源滤波技术无源滤波技术是利用LC振荡电路对谐波进行滤波,将谐波削弱到一个较小的幅值。
这种方法有很多优点,比如简单易行、无需外加能量等。
但是,它也有很明显的缺点,如谐波频率稳定性较差等。
电力系统中的谐波问题与分析技术研究引言:现代社会对电力的需求越来越大,电力系统的稳定运行对于社会经济的发展至关重要。
然而,电力系统在运行过程中会面临一些问题,如谐波问题。
谐波是电力系统中的一种普遍现象,它对系统的稳定性和设备的正常运行产生了不可忽视的影响。
因此,对电力系统中的谐波问题进行深入研究和分析,提出相应的解决方法和技术手段是非常必要的。
一、谐波问题的定义与影响1. 谐波的定义谐波是指电力系统中存在的频率是基波频率整数倍的谐振现象。
电力系统中产生谐波的主要原因包括非线性负载、发电机组的谐波励磁和谐波源的接入等。
谐波问题主要表现在电压和电流波形畸变、系统损耗增加以及设备寿命缩短等方面。
2. 谐波问题的影响谐波对电力系统的影响主要体现在以下几个方面:(1)设备损坏:谐波会导致电力设备的工作电流和温度升高,进而加速设备的老化和损坏;(2)电网损失:谐波会导致电网中的有功和无功损失增加,降低系统的效率;(3)通信干扰:谐波会对通信设备产生干扰,降低通信质量和可靠性。
二、谐波分析技术为了解决电力系统中的谐波问题,需要进行谐波分析,找出谐波源,并提出相应的处理措施。
目前,谐波分析技术主要包括频谱分析和时域分析两种方法。
1. 频谱分析频谱分析是通过观察电力系统中各频率成分的振幅和相位关系,以及谐波频率分布情况来分析谐波问题。
常用的频谱分析方法包括傅里叶变换和小波变换。
(1)傅里叶变换傅里叶变换能够将信号在频域中分解成各个频率成分,并得到各频率成分的幅度和相位信息。
通过对电压或电流波形进行傅里叶变换,可以得到具体的谐波频率及其振幅,从而判断谐波的产生原因。
(2)小波变换小波变换是一种时频分析方法,能够同时提供时间和频率信息。
它通过对信号进行连续的分解,得到各个频率成分在时域和频域上的分布情况,更能反映谐波在时间上的变化特性。
2. 时域分析时域分析是通过观察电力系统中各时刻的电压和电流波形来分析谐波问题。
常用的时域分析方法包括快速傅里叶变换和窗函数法。
浅谈电力系统谐波检测及抑制方法摘要:本文主要阐述了电力系统谐波的产生原因和危害,介绍了谐波检测的方法,包括传统方法和新兴方法,以及谐波抑制的方法,包括被动滤波和主动滤波等。
同时,针对电力系统谐波的特点,提出了一些优化措施,以期对电力系统谐波的检测和抑制产生积极的影响。
关键词:电力系统、谐波、检测、抑制正文:一、谐波的产生原因及危害谐波是指频率为基波频率整数倍的交流电信号,是电力系统中极其普遍的现象。
谐波的产生原因主要有以下几种:1、非线性负载的存在:如励磁系统、变频器、UPS等等。
2、电力电子器件的存在:如开关电容器等等。
3、线路谐振所产生的回波:如高压输电线和变压器中的谐振回波。
4、供电系统中的电弧、火花放电等。
大量的谐波会对电力系统产生不可避免的危害,包括:1、阻碍电能传输:谐波会引起交流系统内的电压和电流失去同步,从而无法有效地传输电能。
2、损坏电力设备:谐波会使电力设备的温度升高,引起设备故障或烧坏。
3、引起电力波动:谐波会使电力质量发生变化,从而引起电力波动。
4、对用电设备的干扰:谐波会对用电设备产生干扰,使其工作出现异常。
二、谐波的检测方法为了准确地检测和分析电力系统中的谐波,需要采用适当的谐波检测方法。
目前常见的谐波检测方法包括:1、传统的谐波检测方法:包括单相检测法、三相检测法等,主要是通过对线路中的电压和电流进行采样,并对谐波进行滤波和分析。
2、新兴的谐波检测方法:如快速小波变换法(FWT)、矢量变量法(VSA)等,较为有效地解决了传统方法中的一些问题,例如不容易出现失灵、可实现频率矩阵多恒定、不依赖预处理等。
三、谐波的抑制方法为了有效地抑制电力系统中的谐波,需要采用相应的谐波抑制方法。
目前常见的谐波抑制方法包括:1、被动滤波:即采用滤波器等被动电路来消除谐波,其优点是结构简单,可靠性高,成本低廉,常常应用于对谐波要求不高的场合。
2、主动滤波:即通过电网与电源之间的电流、电压、功率等进行控制,进而消除谐波,其优点是能够发挥较好的动态响应能力,比被动滤波性能更好。
电力系统中的谐波分析与抑制技术研究随着电力系统的发展,电气设备的广泛应用和高效能力的需求,电力系统中的谐波问题日益凸显。
谐波是由于非线性元件如电子器件、变频调速器、照明灯具、电动机等在电力系统中的工作状态非正常运行,从而导致基波电流、电压失真,引起的一种频率与基波频率不同的交流电信号。
谐波不仅降低了电力系统能效,还会影响电力设备的工作寿命。
因此,通过谐波分析和抑制技术研究,可以有效提高电力系统的可靠性和能效。
一、谐波分析电力系统中的谐波主要包括电流谐波和电压谐波,它们在电力系统中的传输会产生一系列不利影响。
电流谐波不仅会导致电力变压器铁芯、线圈、绝缘材料等元件中出现高次谐波电流、高温、电弧、电晕等现象,还会引起母线和设备的铜损。
电压谐波则会导致相关设备的故障、损坏,影响电力系统的安全运行。
因此,准确分析谐波特性成为保证电力系统正常运行的重要前提。
谐波分析通过测量和处理电流、电压、功率等参数,对电力系统中的谐波进行分析,了解系统中的谐波含量和频率范围等,为后续的抑制措施提供数据支持。
二、谐波抑制技术为了降低电力系统中谐波的影响,采用一系列设备和技术手段进行谐波抑制,主要包括以下方面。
1.使用线性负载线性负载包括电阻、电感、电容等。
与电子器件、变频调速器等非线性负载相比,线性负载的特性更加稳定,不会产生谐波。
因此,在谐波控制上力求使用线性负载,降低谐波产生的可能性。
2.谐波滤波器谐波滤波器通常由谐波滤波器电抗器和谐波滤波器电容器组成。
谐波滤波器能在电力系统中消除谐波,其原理是将谐波信号通过电感器、电容器等高阻抗元件滤除掉,同时保留基波信号传输到目标设备,以达到谐波抑制的效果。
3.多网侧变压器传输多网侧变压器传输是通过连接两个及以上变电站,在电网多个侧面进行谐波抑制。
多网侧变压器传输中,正、负序谐波和零序谐波会在不同的变压器侧面互相抵消,从而降低电力系统中谐波的含量。
4.使用非线性抑制器非线性抑制器与电力系统中的非线性元件相似,但其特性更加稳定。
电力系统谐波基本分析方法抑制方法電力系統諧波----基本原理、分析方法、抑制方法【摘要】变频器在工业生产中无可比拟的优越性,使越来越多的系统和装置采用变频器驱动方案,而且采用变频器驱动电动机系统因其节能效果明显,调节方便维护简单,网络化等优点,而被越来越多应用,但它非线性,冲击性用电工作方式,带来干扰问题亦倍受关注。
一台变频器来讲,它输入端和输出端都会产生高次谐波,输入端谐波会输入电源线对公用电网产生影响。
本文从变频器产生的谐波原理、谐波测试分析方法,谐波的抑制方法方面进行探讨。
【关键词】电力系统,变频器,谐波分析,谐波抑制。
【引言】谐波存在于电力系统已经很多年了,但是,近年来,随着技术的发展成熟,越来越多的设备系统为提高可靠性和效率广泛采用电力电子变频器,而且电力公司为降低设备所需的额定值以及线路损耗和电压降落,强制要求电力用户提高其自身的功率因数,而电力用户及工厂端改善功率因数的方法是使用功率因数补偿器—电容模组,这两种情况的出现,使得电力系统的谐波问题变得更加严重。
电力用户和工厂端普遍使用的变速传动和电力电子设备是产生这一现象的根源,而这些设备与功率因数校正电容模组之间的相互作用导致了电压和电流的放大效应;半导体电子工业的迅猛发展也导致了大批精密设备的诞生,与过去粗笨的设备相比,这些设备对电力公司供给的电能质量更加敏感,但同时也导致交流电流和电压稳态波形的畸变。
而为了得到可靠清洁的电力能源,人们必须面对电流和电压畸变的问题,而电流和电压的畸变的主要形式是谐波畸变。
【正文】1、变频器谐波产生从结构来看,变频器可分为间接变频和直接变频两大类。
间接变频将工频电流整流器变成直流,然后再由逆变器将直流变换成可控频率交流。
直接变频器则将工频交流变换成可控频率交流,没有中间直流环节。
它每相都是一个两组晶闸管整流装置反并联可逆线路。
正反两组按一定周期相互切换,负荷上就获了交变输出电压,幅值决定于各整流装置控制角,频率决定于两组整流装置切换频率。
电力系统中的电压谐波分析与抑制导言电力系统是现代社会不可或缺的基础设施,为民众提供电能支持。
然而,电力系统中存在着各种电力质量问题,其中之一便是电压谐波。
电压谐波是电力系统中的一种非线性现象,会对电力设备造成损害,影响设备的正常使用。
因此,电压谐波的分析与抑制成为电力系统运行和设备保护中的重要问题。
一、电压谐波的概念与产生原因1.1 电压谐波的定义电压谐波是指电力系统中电压波形中包含有频率大于基波频率(通常为50Hz或60Hz)的高次谐波成分。
这些高次谐波会导致电压波形失真,给电力设备带来损害。
1.2 电压谐波的产生原因电压谐波的产生与电力系统中存在的非线性负载有关。
例如,电弧炉、变频器、整流装置等都会引起电力系统中的非线性特性,进而产生电压谐波。
此外,电力系统中的短路故障和接地故障也会导致电压谐波。
二、电压谐波的影响与评估方法2.1 电压谐波的影响电压谐波会对电力设备产生多方面的影响。
首先,电压谐波会增加电力设备的损耗,缩短设备的寿命。
其次,电压谐波还会导致电力设备的热量增加,进一步加剧设备的老化程度。
此外,电压谐波还会引起设备的振动和噪声,对设备的正常工作造成干扰。
2.2 电压谐波的评估方法为了评估电压谐波的严重程度,通常会采用一些指标来描述。
常用的指标有谐波电压含量、总谐波畸变率等。
谐波电压含量用来描述各次谐波电压的幅度大小,总谐波畸变率则用来描述电压波形失真的程度。
三、电压谐波的分析方法3.1 谐波分析仪的原理谐波分析仪是用于电压谐波分析的关键设备。
它能够通过采集电压波形的实时数据,并进行频谱分析,得出各次谐波的含量和相位角。
同时,谐波分析仪还能显示电压波形的畸变程度,方便分析人员进行准确的判断。
3.2 谐波分析的实施步骤电压谐波的分析过程一般包括数据采集、频谱分析和结果判断三个步骤。
首先,需要使用谐波分析仪对电压波形进行实时数据采集。
然后,通过对采集数据进行频谱分析,得出各次谐波的含量和相位角。
电力系统中谐波检测与抑制方法分析曹宇声(南通三新供电服务有限公司,江苏南通226006)摘要重点分析和探讨了谐波产生的主要原理,通过对电流和电压谐波产生的原因进行了分析,重点针对产生谐波的检测方法以及降低谐波产生的具体方法,通过分析非线性负载谐波产生的原因,并探讨对电网内部的供电质量所产生的影响,以此来保证电力系统工作的科学性和稳定性㊂关键词电力系统;谐波检测;抑制方法中图分类号 TM935D O I10.19769/j.z d h y.2019.03.0440引言在电力系统的工作过程中,电力输送的质量标准除了需要保证电压和电流的稳定性之外,同时还需要有效地考虑到波形所产生的影响㊂在我国电力系统波形的产生标准当中,通常情况下是以50H z作为正弦波形㊂电力企业的发展速度不断加快,使当前国内外针对电力系统的设计以及相关电力设备的制造标准都有着一定的改变,对电力系统当中所产生的波形有着明确的要求㊂从中可以认为发电机内部所生成的电压波形基本上都是一种正弦波形,但是随着工业化和电气化的发展速度不断加快,在电力系统的供电过程中会产生一些非线性的复合波形㊂对一个非正弦型波形来讲,可以通过等级的层数来进行频率的划分,将频率分为2倍或者3倍的正弦波形相加,这些在两倍数值以上的正弦波被人们称为高层次的谐波类型㊂1谐波的产生与危害1.1谐波的产生在电力系统的供电过程中所产生的谐波类型主要分为两种:第一种是短暂性的谐波㊂短暂性的谐波,主要是在电力系统的供电过程中,通过某些电气开关的操作之后所造成的短暂性谐波㊂在电力系统中,如果某个环节的供电设备产生了短路或者是断路的情况,也会产生一种短暂性的谐波问题㊂第二种是稳定形态的谐波㊂稳定形态下的谐波是在电力系统中存在的一些非线性负荷问题所造成的,在这些非线性负荷中包含了电流谐波大功率设备装置㊂比如在一些大型的供电电源和电力机车以及大型的机械设备中,经常会通过一些变频器或者是转换系统产生一些稳定的谐波㊂另外还存在一种电压源谐波的问题,在一些大型的供电设备中存在变压器㊁电动机或者是互感器等设备,会产生间接性的电压谐波问题㊂在生活当中一些比较常见的电气设备(比如电视机或者是充电器等)在工作过程中也会产生一定的谐波㊂尽管这些电气设备所需要的功率不是非常大,但是在使用的层面上相对比较普遍,同时数量也非常多[1]㊂因此,在供电系统当中这些小型的电气设备所产生的谐波问题也是需要加以考虑的㊂1.2谐波的危害在电力系统当中产生大量的谐波,会对电力系统的安全运行产生一定的影响㊂谐波电流的问题产生,不仅会造成电路和发电机内部形成功能损耗,以及设备内部工作温度不断升高,而且也会造成发电机电动机或者是大型变压器形成较强的震动和较大的声响㊂在产生一些比较低的谐波当中,会造成系统内部转换装置工作的电流不稳定,同时谐波的电流也会对通信和继电器装置形成不良的影响[2]㊂产生干扰的情况下,会造成电话通信之间的影响问题,同时还可能形成继电保护装置内部错误和异动的情况㊂如果电力系统中所产生的谐波程度相对较大,会对内部的消弧线圈的灭弧作用产生不良的影响,造成单相电力工作失效的问题㊂如果不能及时采取相应的解决措施,那么会严重地影响到自动电闸的开合时间㊂大量谐波的产生会造成内部电容器的损坏,在电力系统工作当中谐波对外部电容器的影响比较明显,大量谐波的产生会加大介质的整体损耗程度;同时谐波的产生次数和产生的量越大,那么所造成的电压以及电网的损坏程度越明显㊂主要表现在电力系统当中,电容器的工作温度不断提高,同时电容器的温度升高会造成内部介质的损坏程度加大,如此循环下去最终造成了电容器被高温损坏㊂2谐波的抑制方法2.1传统的谐波抑制方法当前针对谐波的发生问题,主要是从以下几个方面来进行谐波的抑制㊂增加电力无源滤波器㊂电力无源滤波器主要由L㊁C㊁R所构成,在整体的结构形式上相对比较简单,工作运行比较稳定,产生问题的时候维护工作比较方便,除71收稿日期:2019-01-222019年第03期2019年第03期了可以实现滤波功能之外,还可以实现无功补偿,因此在当前的电力系统中有着普遍的运用㊂增加变流器的二次整流系数㊂对一些大容量的变流器来讲,在内部系统的设置过程当中需要有效地提升整流系数的大小㊂系数提升得越多,那么在电网当中所产生的谐波次数就越高[3]㊂因此,谐波的电流量也就越来越小,形成了一种消除谐波的功能㊂如果电流内部的整流系数设定为5相,那么在斜流电流当中基础电流量会占到18.5%左右,通过7次谐波电流的基础流量占到了12%;如果将电流系数增加到12相左右,通过谐波的电流量可以降到基础电流量的4.5%㊂在系统设置工作当中采用了多联和整流电路设定的方法,需要对安全保证措施进行确定,通过电子元件相互之间的功能触发,保证系统内部工作的一致性,否则会产生更大的谐波问题㊂有效降低电容器内部的谐波放大作用㊂在并联电容器当中对电力系统中的功率因素影响比较明显,同时该电容器设备会对调节波动电压起到良好的控制作用㊂但是在谐波大量存在的条件下,在某种参数电容器的工作中会对这种谐波无限放大,为了有效避免电容器对谐波所产生的放大作用,通常情况下所采用的措施为替换电容器串联限流电抗器,将电容器的支路转变为滤波器㊂通过这种方式可以有效限制电容器当中电容的投入量㊂2.2新型的谐波抑制方法在电力系统中,交流器工作时所产生的高次谐波会随着系统的时间变化而产生变化,在使用了禁止滤波器和无源滤波补偿器之后可以实现降低滤波的效果,同时还可以实现对内部电压的补偿㊂如果选用的是有源滤波器的工作方式,在接入系统内部之后,可以形成一种比较理想化的工作效果[4]㊂滤波器在实际的工作过程当中,可以看作一种大功率的谐波发生器,当谐波在系统中经过180ʎ的翻转之后,将整个谐波的生产过程进行复制,然后将复制完成之后的谐波送入输电网络当中,所复制出来的谐波和原本的谐波基本上完全相同,但是方向相反,然后再跟随原本存在的谐波产生量不断地变化,原本存在的谐波量就完全被抵消㊂有源滤波器内部由两个主要的放大部分所构成,主要在电流计算器电路和补偿电流发生器电路当中加以实现㊂电流运算器当中的核心点是通过无偿补偿的对象和电流无功分布量的方式来进行工作,补偿电流当中所产生的电流量,依照电流运算当中的电信号指令,对产生的补偿电流进行控制㊂和有源滤波器相比,无源滤波器不但可以对电路当中的谐波问题进行补偿,同时还可以有效地抑制谐波过量的问题,整体的功能性比较合理,同时经济价值较低㊂滤波器在使用过程当中不会受到电路系统中的阻抗因素所影响,可以有效消除系统内部所产生的谐波共振的影响问题,具有较高的适应性㊁可控性和快速响应性[5]㊂根据实践经验,对有源滤波器和串联滤波器进行了科学的控制,在最近几年当中,设计出了混合型和并联混合型的有源滤波器,可以有效控制电路中产生的谐波问题㊂3结语在电力系统的工作运行过程中,可以使用有源滤波器对无源滤波器产生的谐波进行补偿㊂通过两种设备结合使用的方式,可以融合两种滤波器的优势,提高谐波抑制的整体效果㊂参考文献[1]王盈,刘震.基于复变L M S 估计的不平衡电压下A P F 谐波电流检测方法[J ].价值工程,2019,38(4):99-102.[2]王素娥,王科磊,郝鹏飞.基于模型设计的谐波检测方法及其D S P 实现[E B /O L ].(2019-01-04).[2019-01-18].h t t p :ʊk n s .c n k i .n e t /K C M S /d e t a i l /23.1202.t h .20190102.1145.002.h t m l .[3]柏林,唐滔,刘小峰,等.基于D u f f i n g-H o l m e s 系统的材料非线性的量化检测方法[J ].振动与冲击,2018,37(24):61-65.[4]袁小平,李子旋,倪亚南,等.基于自适应互补L M D 方法的谐波检测与分析[J ].电测与仪表,2019(3):103-110.[5]宋艳丽,宋艳鑫,朱静.基于全相位F F T 的电能质量谐波检测新方法研究[J ].成都航空职业技术学院学报,2018,34(4):49-51.801。
电力系统谐波分析及抑制技术研究
发表时间:2018-04-11T09:51:58.123Z 来源:《电力设备》2017年第32期作者:杜占科杨正张彬[导读] 摘要:谐波的存在会增加电网的供电损耗。
并影响电网的安全运行。
(国网新疆电力公司阿克苏供电公司新疆阿克苏市 843000)摘要:谐波的存在会增加电网的供电损耗。
并影响电网的安全运行。
因此,如何抑制电网谐波引起了广泛的讨论。
本文论述了当前电力系统谐波的产生的主要原因,并分析了电力谐波的危害,提出了几种电力谐波的抑制技术,为电力系统谐波问题提供帮助。
关键词:电力系统;谐波;危害;滤波器;抑制在电力系统用电,输电,发电等过程中,谐波已成为不可避免的问题,其已危及电力产生和输送以及用电方的安全运行。
鉴此,分析谐波并最大限度地抑制谐波成为电力系统工作的重要课题。
下面,就电力系统谐波及其危害进行详细分析,并提出有效的抑制谐波措施。
1.电力系统的谐波
(1)用电技术方面。
在现代电力系统中,随着人们节能意识的加强以及电力电子技术的发展,众多通过电力电子开关、以非正弦电流方式高效用电的新型非线性负载得到了广泛的应用。
这些以非正弦电流方式用电的新型非线性负载已经成为当今电力负载中最主要的谐波源。
1992年,日本电气学会对其国内产生谐波的行业按比例进行了一个统计,除楼宇中的部分照明电源、冶金行业的电弧炉外,其他行业的谐波源大多来自电力电子装置,根据日本电气学会的统计,其比例高达90%。
从表中还可以看出,来自楼宇的谐波源所占比例高达40.6%,其谐波主要由办公及家用电器等产生。
可见,谐波畸变不再是工业设备所特有的现象,如今谐波现象已经蔓延到电力升降机、不间断电源、电视机、个人计算机等商业和居民用电设施中的电子设备。
(2)发电技术方面。
由于当今社会对常规化石能源的需求日益增加,能源耗尽的危机日益严重,人们开始追求对清洁、无污染的新能源的开发利用。
在电力生产中,许多利用清洁无污染的可再生能源发电的发电方式,如风能发电、太阳能发电、燃料电池发电等发电方式得到了越来越广泛的应用。
这些新型电源大多以非正弦、非工频的方式供电,而传统公用电网是以三相电压、电流的对称正弦要求为发电与用电的品质指标。
传统公用电网为了接纳非正弦、非工频的新型电源,一般通过电力电子电能转换装置将非正弦、非工频的电源转换为正弦、工频的交流电源,从而实现不同频率的电源或电网的同步运行。
比如在输送风电的过程中,一般采用变频装置将风电接入电网,在此过程中,变频装置将会向电网注入一定数量的谐波,使得电网谐波来源更加复杂。
(3)输电技术方面。
为了提高电压质量和系统的稳定性以及解决大容量远距离输电等问题,柔性交流输电技术和高压直流输电技术得到极大的发展和应用。
柔性交流输电技术和高压直流输电技术以电力电子技术为支撑,通过电力电子装置实现对电网运行方式的灵活控制、调节,以实现对电能的安全、高效、经济输送。
这些电力电子装置主要包括:用于提供无功功率补偿以改进电网电压控制和系统稳定性的静态无功补偿器(SVC);用于提高输电线路输电容量和改善线路运行情况的可控串联补偿装置(TCSC);用于电网潮流控制的统一潮流控制器(UPFC)以及用于高压直流输电技术的高压直流换流器等。
上述电力电子装置大多数具有一个共同特性,就是产生谐波。
因此,在使用这些装置对输电技术进行改造时,对其产生的谐波不得不进行一个详细的评估。
2.谐波的危害
谐波注入电力系统将会严重恶化电网的电气运行环境,危害电力系统的安全、稳定运行,同时,还会对电网电气设备以及用户用电设备的安全造成危害。
首先,对整个电网来说,谐波的产生与输送,将在输电网中增大网损,降低电能传输的效率;谐波电流在线路中引起畸变压降,降低了电网的电压质量;新型非线性负载的间断性用电方式降低了电源电压的工作效能;谐波电流恶化交流电能传输中的电气环境,易引发系统崩溃。
其次,对电网中的电气设备而言,因为电网中的电气设备是按工频、正弦电流工作方式设计的,谐波电流流过将会影响其最佳工作状态。
例如:谐波电流会对电机、变压器等电磁设备的绕组及铁芯引起额外发热,使损耗增加,降低电磁设备的使用寿命;谐波电流会影响功率处理器、互感器的测量精度,引起电力测量的误差;谐波电流有可能造成继电保护装置、自动控制装置的工作紊乱;谐波电流的存在还可能会降低断路器、熔断器等设备的开断能力。
此外,随着工业控制技术的发展,工业生产中许多精密仪器、复杂的控制系统等对电能质量的要求也越来越高。
谐波电流对其造成的影响,有可能会使工业生产造成巨大的经济损失。
3.电力系统的谐波抑制技术
如前文所述,电力系统谐波造成低劣的供电电能质量,严重危害电力系统的安全稳定运行和电网电气设备、用户用电设备的安全。
在现有的技术水平下,为避免谐波的危害,保障电网及用户的利益,对电力系统的谐波抑制,已经成为电气工程学科的一个热门研究领域。
目前对电力系统谐波抑制的方法主要可以分为预防性电力谐波抑制技术和补救性电力谐波抑制技术两种方法。
3.1预防性电力谐波抑制技术
预防性电力谐波抑制技术是指在设计构建系统或设备的过程中,通过选取合理的线路结构及元件参数,避免产生谐波或减少谐波。
常见的预防性电力谐波抑制技术有如下几种:(1)利用设备的电气特性。
该方法主要是对电气设备采用有效的接线方法或结构形式来减少或消除接入电力系统的设备所产生的谐波。
比如对于变压器来说,其绕组采用三角形的接线方式能隔断3倍频谐波电流的流通。
(2)配电网重构。
对多个谐波源同时接入电网的情况,可通过对配电网重构的方法,实现降低公共连接点总的谐波限值。
这种方法是通过对配电网中的负荷进行再分配,限制负荷中非线性负荷的比例,控制非线性负荷产生的谐波电流在一定的范围内,使公用母线上的谐波电流限值不超过电力部门制定的标准。
该方法只是达到降低谐波限值的目的,并没有达到谐波隔离的效果,谐波电流仍会注入电网中,有可能对电网及其他用户造成损害。
显然,这并不是一种合理的谐波抑制的方法。
(3)多脉波整流技术和高功率因数PWM整流技术。
多脉波整流技术是将两个或更多个相同结构的整流电路按一定的规律组合,将整流电路进行移相多重联结,利用各整流负载的谐波电流相位差,使其相互叠加后可削弱或抵消电源输入端的部分谐波电流。
例如12脉波整流技术可以有效削弱5次和7次谐波,24脉波整流技术可以有效消除11次和13次谐波。
随着技术的发展,多脉波整流技术的脉波数可以达到一个很高的值,但同时也使系统结构更为复杂,需要对其可靠性、经济性等因素进行全面衡量。
3.2补救性电力谐波抑制技术
补救性电力谐波抑制技术是指为了解决已经存在的谐波问题而采取的技术手段,主要是在电网谐波源处加装滤波装置。
常见的滤波装置有如下几种:
(1)无源滤波器。
无源滤波器也称为LC调谐滤波器,是由滤波电容器、电抗器和电阻器适当组合而成的无源滤波装置。
无源滤波器的基本工作原理为:由电感,电容和电阻组成的无源电路网络,通过将电容和电感调谐到对某一次谐波电流频率发生谐振,对该次谐波电流形成低阻抗支路以分流该谐波电流,从而达到在电网中滤除谐波电流的目的。
无源滤波器结构简单、易于实现、设备投资较少、运行费用较低,是迄今为止应用范围最广的一种滤波手段。
然而,由于无源滤波器只工作于特定频率,所以实际应用中通常用几组单调谐滤波器和一组高通滤波器相互配合组成滤波装置,以达到滤除主要的各次谐波分量的目的,但是这样容易造成各组调谐滤波器之间的相互影响,使调谐变得困难;而且无源滤波器受其电容电气特性的影响,容易和系统阻抗发生谐振,损害电容器件,严重时,甚至会使系统崩溃。
(2)有源滤波器。
如图1所示,有源滤波器是通过检测补偿对象的谐波电流,然后通过控制电路注入一个与谐波电流相位相反的补偿电流,抵消谐波电流的影响,实现电源电流波形的正弦化。
随着材料科学的发展以及大功率电力电子器件的开发应用,有源滤波器在耐压以及容量等问题上还有很大的发展空间。
(3)混合型有源滤波器。
混合型有源滤波器是由有源滤波器和无源滤波器相结合组成的混合型滤波装置。
装置的有源滤波器可以快速地补偿谐波,而无源滤波器可以同时进行谐波过滤和无功补偿,提高了滤波补偿的效率。
当前混合型有源滤波器主要有串联式混合型有源滤波器和并联式混合型有源滤波器,其中并联式混合型有源滤波器的应用空间更广,已在多个直流输电工程中得到应用。
4.结语
综上所述,电力谐波给电网带来的危害是明显的,因此,我们有必要针对电力系统的谐波问题,采取科学的技术进行抑制,这不仅可以提高供电设备工作的稳定性与效率,而且能在保证供电质量的前提下降低供电的成本,对电能高效使用有着重要的指导意义。
[科] 参考文献
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